CN108558836A

CN108558836A - 一类具有双重作用机制的dpp-4抑制剂及其用途

Info

Publication number: CN108558836A
Application number: CN201810456321.0A
Authority: CN
Inventors: 孙伯旺; 马玉恒; 张亚安; 葛书旺; 王维; 李伟; 姚刚
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2018-09-21

Abstract

本发明是一类具有双重作用机制的DPP‑4抑制剂及其用途，涉及二肽基肽酶IV抑制剂药物领域，具体涉及DPP‑4抑制剂，式I化合物的制备方法及其作为新型DPP‑4抑制剂的医药用途，特别是在制备抗糖尿病药物的应用。体内外药效学实验结果表明，本发明式I化合物对DPP‑4具有显著的抑制作用，显示了优越的降糖效果，而且较同类药物阿格列汀与维格列汀的作用效果更强。同时本发明化合物制备路线简短，原料易得，工艺简单，适合工业化大规模生产，具有极大的开发前景。

Description

一类具有双重作用机制的DPP-4抑制剂及其用途

技术领域

本发明属于二肽基肽酶IV抑制剂药物领域领域，具体涉及一种新型的具有双重作用机制的DPP-4抑制剂类的化合物和用于治疗和预防糖尿病等与DPP-4相关疾病药物的用途。

背景技术

糖尿病是一组以高血糖症为特征的代谢性疾病，影响了全球4.15亿人。T2DM由身体对胰岛素的反应不足所致，约占糖尿病患者总数的90％。T2DM会导致身体多系统并发症，并有很高的致残率，将给社会带来巨大的负担。然而，传统的T2DM治疗通常会导致一些不良反应的发生，如低血糖、水肿、体重增加等。因此，应该做出更加持续的努力来满足这种疾病的医疗需求。

GLP-1是肠内葡萄糖负荷后刺激胰岛细胞释放的重要肠促胰岛素激素之一。与其他肠降血糖素激素不同，GLP-1在糖尿病患者中表现出对葡萄糖调节作用，如增加胰岛素分泌和敏感性，刺激β细胞团，减少胰高血糖素分泌。对GLP-1失活过程的进一步探究揭示了DPP-4的重要作用，并促进了DPP-4抑制剂的发展。

DPP-4特异性降解氨基末端为脯氨酸(Xaa-Pro-)或丙氨酸(Xaa-Ala-)的底物，也可降解倒数第2位非脯氨酸或丙氨酸的底物，将它们转化为非活性物质。GIP、GLP-1和GLP-2结构显示其肽链的末端具有丙氨酸的片段，它们都是DPP-4降解的理想底物。这项研究结果直接导致DPP-4抑制剂成为T2DM的一种治疗手段。

口服生物可利用的DPP-4抑制剂，可以通过截断DPP-4的生物活性来保留GLP-1的生物学功能。因此，这些口服有效的抑制剂逐渐成为T2DM患者的主要干预措施，其主要代表药物有以下几种：Sitagliptin，Vildagliptin，Saxagliptin，Linagliptin，Alogliptin和Trelagliptin等。

在比较了两个药物Linagliptin和Alogliptin在DPP-4酶结合模式后，两个分子的相似性促使我们注意到Alogliptin分子中氰基苄基片段可以被Linagliptin中的丁炔片段所代替。我们通过药效团的杂化与迁移，设计并合成了新化合物，并对它们进行了计算机辅助评价及体外活性评价。本发明的目的是开发活性更高、选择性更强、且心血管安全风险更低的新型降糖药。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一类具有双重作用机制的DPP-4抑制剂及其用途，在使用多种经典药物化学策略研究了几种源自Alogliptin的DPP-4抑制剂的基础上，新化合物的设计思路主要来源于药物Linagliptin、Trelagliptin和Vildagliptin，其体外活性优于阿格列汀和利拉利汀，有望开发成为一个可以应用于治疗糖尿病的新药。

技术方案：本发明所包括的式Ia和Ib化合物：

其中：

R₁代表以下片段

R₂代表O原子、S原子、C原子、甲基、乙基、取代甲基、取代乙基。

R₃代表H原子，C1～C3的烷烃以及卤素原子。

R₄代表H原子，C1～C3的烷烃以及卤素原子。

本发明的又一目的是提供了一系列的新化合物，如下列表即式IIa和Ib化合物作为DPP-4抑制剂在制备治疗糖尿病药物中的应用。

药学上可接受的盐是包含式Ia和Ib的化合物与有机酸或无机酸形成的盐，表示保留母体化合物的生物有效性和性质的那些盐。这类盐包括：

(1)与酸成盐，通过母体化合物的游离碱与无机酸或有机酸的反应而得，无机酸例如(但不限于)盐酸、氢溴酸、硝酸、磷酸、偏磷酸、硫酸、亚硫酸和高氯酸等，有机酸例如(但不限于)乙酸、丙酸、丙烯酸、草酸、(D)或(L)苹果酸、富马酸、马来酸、羟基苯甲酸、γ-羟基丁酸、甲氧基苯甲酸、邻苯二甲酸、甲磺酸、乙磺酸、萘-1-磺酸、萘-2-磺酸、对甲苯磺酸、水杨酸、酒石酸、柠檬酸、乳酸、扁桃酸、琥珀酸或丙二酸等。

(2)存在于母体化合物中的酸性质子被金属离子代替或者与有机碱配位化合所生成的盐，金属离子例如碱金属离子、碱土金属离子或铝离子，有机碱例如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氨丁三醇、N-甲基葡糖胺等。

药用组合物指的是在此描述的一种或多种化合物或者它们的药学上可接受的盐和前药与其它的化学成分，例如药学上可接受的载体和赋形剂的混合物。药用组合物的目的是促进化合物对生物体的给药。

溶剂合物是本发明的符合通式(I)特征的化合物与溶剂相互作用过程中形成的固态结晶物质。

水合物是指本发明的符合通式(I)特征的化合物与水相互作用过程中形成的固态结晶物质。

有益效果：本发明的化合物具有抑制DPP-4酶活性的能力，可应用于制备预防和/或治疗糖尿病药物或其他与DPP-4相关疾病的药物。

具体实施方式

化合物Ia系列的合成案例

化合物a1的合成方法：

①将6-氨基-3甲基尿嘧啶(14.1g，0.1mol)加入到1000ml的单口瓶中，加入二氯甲烷300ml并加入磁子，开启搅拌器进行搅拌，此时加入三乙胺(10.1g，0.1mol)，打开制冷，待温度下降至10℃。后将(Boc)₂O(21.8g，0.1mol)溶解到30ml二氯甲烷中，缓慢滴加入单口瓶中，0.5h后，滴加完毕。关闭制冷，缓慢升温到室温后，再反应4小时，点板反应完全。加入200ml的水，分液，萃取，无水硫酸钠干燥，蒸干。得到淡黄色油状物。

②上一步的原料按100％摩尔收率进行反应的投料计算，将上一步的产物直接用200ml四氢呋喃溶解，加入到500ml的反应瓶中，加入三乙胺(10.1g,0.1mol)并加入磁子，开启搅拌器进行搅拌；一次性加入氰基苄溴(29.4g，0.15mol),开启加热，设置温度80℃，反应4h后，点板，原料反应完全。蒸干溶剂得到黄色油状物。

③直接向上述的溶液中直接滴加1mol/L的盐酸水溶液200ml，剧烈搅拌；0.5小时后，滴加完毕,反应1h后，点板，反应完全。将的碳酸钾水溶液1mol/L，缓慢滴加至溶液中，调节pH值碱性。分液，取下层溶液，无水硫酸钠干燥后，旋蒸，得到黄色油状物质20g，摩尔收率78％。

④将中间体(12.8g，0.05mol)加入到500ml的单口瓶中，加入四氢呋喃200ml并加入磁子，开启搅拌器进行搅拌，加入三乙胺(5g，0.05mol)，打开制冷，待温度下降至10℃，平衡0.5h后，缓慢滴加(S)-2-氰基吡咯烷-1-碳酰氯的四氢呋喃溶液(7.9g，0.05mol溶解于100ml的四氢呋喃中)，保持10℃下反应3h后，点板原料反应完全，经过后处理得到淡黄色化合物a1约为13.72g，收率70％

化合物Ib系列的合成案例

化合物c1的合成方法：

①将6-氯-3甲基尿嘧啶(16g，0.1mol)加入到1000ml的单口瓶中，加入四氢呋喃300ml并加入磁子，开启搅拌器进行搅拌，此时加入三乙胺(10.1g，0.1mol)和碳酸钾(13.8g，0.1mol)一次性加入氰基苄溴(29.4g，0.15mol),开启加热，设置温度80℃，反应4h后，点板，原料反应完全。蒸干溶剂得到黄色油状物，然后加入乙醇和水的混合溶剂，搅拌析出褐黄色固体21,摩尔收率76％。

②取上述中间体13.7g，0.05mol的固体加入到500ml的单口瓶中，加入300ml的四氢呋喃，开启搅拌器；加入30g，0.5mol的1,2-乙二胺，升高温度至回流，反应4h后，点板，反应完全，直接蒸干溶剂，后处理后得到黄色固体12g，摩尔收率80％

③将上述黄色中间体(7.4g，0.025mol)加入到500ml的单口瓶中，加入二氯甲烷200ml并加入磁子，开启搅拌器进行搅拌，打开制冷，待温度下降至0℃，平衡0.5h后，缓慢滴加(S)-2-氰基吡咯烷-1-碳酰氯的二氯甲烷溶液(7.9g，0.05mol溶解于100ml的四氢呋喃中)，保持10℃下反应5h后，点板原料反应完全，经过后处理得到淡黄色化合物c1约为8.5g，收率79％

化合物部分核磁数据

化合物e3解析数据如下：质谱，M+H＝401.2；核磁，¹H-NMR(500MHz,CDCl₃):δ1.30(t,2H),1.62(m,2H),1.75(m,6H),2.11(m,5H),2.68(t,2H),2.96(d,J＝7Hz,1H),3.11(m,2H),3.40(m,2H),3.57(m,1H),4.70(d,2H),4.76(d,J＝6Hz,1H),4.84(d,1H),5.45(s,1H)。

化合物c1解析数据如下：质谱，M+H＝436.1；核磁，¹H-NMR(500MHz,CDCl₃):δ2.15(m,4H),2.78(m,1H),2.93(m,1H),3.05(s,2H),3.31(m,6H),3.50(m,1H),4.81(d,J＝5Hz,1H),5.43(m,2H),6.09(s,1H),7.17(d,1H),7.37(m,1H),7.54(m,2H),7.70(d,1H)。

化合物d1解析数据如下：质谱，M+H＝450.2，M-1＝497.2；核磁，¹H-NMR(500MHz,DMSO-D₆):δ1.59(m,2H).1.96(m,2H),2.10(m,2H),3.12(m,5H),3.11(m,2H),3.28(m,5H),3.50(m,1H),4.97(m,1H),4.78(m,1H),5.27(s,1H),7.06(d,1H),7.45(m,1H),s 7.65(m,2H),7.86(d,1H)。

化合物e1解析数据如下：质谱，M+H＝464；核磁，¹H-NMR(500MHz,DMSO-D₆):δ1.30(m,2H),1.43(m,2H),2.58(m,2H),3.02(m,2H),3.10(s,3H),3.39(m,4H),3.43(m,2H),3.60(m,2H),4.68(m,2H),4.78(s,1H),5.28(s,2H),6.83(s,1H),7.03(d,1H),7.44(m,1H),7.64(m,2H),7.86(d,1H)。

化合物c2解析数据如下：质谱，M+H＝454.3；核磁，¹H-NMR(500MHz,DMSO-D₆):δ1.97(m,2H),2.11(m,2H),2.69(m,2H),3.10(m,3H),3.69(m,3H),3.51(m,1H),4.70(m,1H),4.84(s,1H),5.29(s,2H),5.74(s,2H),6.96(d,1H),7.32(m,1H),7.97(m,2H)。

化合物d2解析数据如下：质谱，M+H＝468.2；核磁，1H-NMR(500MHz,CDCl₃):δ1.87(s,2H),2.28(m,2H),2.39(m,2H),2.93(s,2H),3.29(s,2H),3.39(s,3H),3.50(s,2H),,3.61(s,2H),4.83(s,1H),4.94(s,1H),5.41(d,2H),6.83(m,1H),7.12(t,1H),7.74(m,1H)。

化合物e2解析数据如下：质谱，M+H＝482.1；核磁，¹H-NMR(500MHz,CDCl₃):δ1.40(m,2H),1.54(m,2H),1.68(m,2H),2.15(m,4H),2.63(m,2H),3.07(m,3H),3.10(s,3H),3.4(m,2H),3.57(m,1H),4.72(m,1H),4.91(s,1H),5.35(s,2H),6.90(s,1H),7.09(d,1H),7.69(m,1H)。

体外活性测试

该方法的检测原理为在碱性条件下DPP-4催化底物Gly-Pro-AMC水解，生成能够产生荧光的基团7-氨基-4-甲基香豆素(AMC)，后者在380nm的激发光下于440nm处有荧光产生，通过荧光分光光度计在EX 380/EM 440nm处测得的荧光值大小即荧光基团基团AMC生成量多少反映酶活性高低^[10,11]。

实验步骤如下：

1)按照化合物配制表稀释待测化合物。将所需检测的化合物用DMSO进行溶解，配制成以下浓度的溶液，溶液浓度(nmol/mL)分别为0.02，0.06，0.24，1.0，3.91，15.63，62.5，250，1000。

2)向每孔加入10μL大鼠血浆。

3)向每孔加入10μL待测化合物。；

4)向每孔加入90μL，底物GP-AMC启动反应，混匀，2500转/分钟离心1分钟。

5)放入Varioskan EX380/EM 440nM检测动力学反应曲线，共检测20次，30s/次，温度设置25℃。

部分化合物在不同浓度下对DPP-4抑制结果

Claims

1.一种具有双重作用机制的DPP-4抑制剂，其特征在于该抑制剂通式为通式Ia和通式Ib所示的化合物及其药学上可接受的盐、水合物或溶剂合物，

其中：

R₁代表以下片段之一

R₂代表O原子、S原子、C原子、甲基、乙基、取代甲基或取代乙基；

R₃代表H原子、C1～C3的烷烃或卤素原子；

R₄代表H原子、C1～C3的烷烃或卤素原子。

2.根据权利要求1所述的具有双重作用机制的DPP-4抑制剂，其特征在于所述的药学上可接受的盐包含通式Ia和通式Ib的化合物与有机酸或无机酸形成的盐。

3.一种如权利要求1所述的具有双重作用机制的DPP-4抑制剂的用途，其特征在于所述的通式Ia和通式Ib所示的化合物及其药学上可接受的盐在制备治疗或预防收益于DPP-4抑制的疾病的药物中的使用，所述的收益于DPP-4抑制的疾病选自糖尿病、糖尿病性酯血异常、葡萄糖耐量减低(IGT)症、禁食血浆葡萄糖减低(IFG)症、代谢性酸中毒、酮症、食欲调节、肥胖症、各种癌症、神经系统疾病、免疫系统疾病。

4.根据权利要求3所述的具有双重作用机制的DPP-4抑制剂的用途，其特征在于所述的糖尿病是2型糖尿病。

5.根据权利要求3所述的具有双重作用机制的DPP-4抑制剂的用途，其特征在于所述的具有双重作用机制的DPP-4抑制剂用于药物组合物中的一种或几种药学上可接受的辅料。

6.根据权利要求3所述的具有双重作用机制的DPP-4抑制剂的用途，其特征在于所述的具有双重作用机制的DPP-4抑制剂用于药物固体制剂的一种或几种药物制剂领域通常使用的添加剂。